А.А.Лебедев
Сборник
проблемно-ориентированных задач
по курсу
«ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПЕЦИАЛЬНОСТИ :
ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ, ЧАСТЬ 2»
для самостоятельной работы студентов
Москва 2009
УДК 621.375
Лебедев А.А. Сборник проблемно-ориентированных задач по курсу «Основы микроэлектроники» для самостоятельной работы студентов. Ч.II. М.: Изд. МИФИ,
2009. – 80 с.
Настоящее учебное пособие состоит из 9 глав, включающих задачи по анализу, расчету и проектированию аналоговых электронных схем, таких как усилители переменного и постоянного тока, операционные усилители, усилители с обратной связью и стабилизаторы напряжения.
Данное пособие предназначено для студентов дневного и вечернего факультетов, а также для слушателей ФПС, специализирующихся в области электроники и микроэлектроники.
Рецензаторы:
В.И. Диденко, В.П. Тарасов
© Московский
инженерно-физический
институт (государственный университет), 2009
Редактор О.А. Сафронова
Техн.редактор Н.М. Воронцова
Корректор Г.А. Станкевич
Тем.план 2009 г., поз 75
Л.-21425 Подписано в печать 20,09,09г. Формат 60х84 1/16
Печ.л.5,0 Уч.-изд.л. 4,75 тираж 250 экз. Изд.№ 062-1
Заказ 1785 Цена
Московский инженерно-физический институт. Типография МИФИ.
115409, Москва, Каширское шоссе, 31
Условные обозначения
UКЭ0 - постоянное напряжение коллекторно-эмиттерного (КЭ) перехода при токе базы, равном нулю;
UКЭ проб- пробивное напряжение КЭ перехода при токе IБ=0;
UКЭ нас - напряжение насыщения КЭ перехода транзистора;
IКЭ - обратный ток коллекторно-эмиттерного перехода при разомкнутом выводе базы;
U0К ,U0Э,U0Б – постоянное напряжение на коллекторе, эмиттере и базе соответственно при входном сигнале UВХ=0 ;
ЕП – постоянное напряжение источника питания;
UБЭ – постоянное напряжение база-эмиттер;
U0Б -- постоянное напряжение на базе при входном сигнале UВХ=0 ;
UСТ - постоянное напряжение стабилизации стабилитрона;
rБ, rЭ, rК – сопротивление базового, эмиттерного и коллекторного переходов соответственно в режиме малого сигнала;
β(h21Э) – коэффициент передачи тока биполярного транзистора в режиме малого сигнала;
В – статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме ОЭ;
R’ВХ(h11Э), R’ВЫХ(h22Э) – входное и выходное сопротивления биполярного транзистора в режиме малого сигнала в схеме ОЭ;
vН – скорость нарастания выходного сигнала операционного усилителя в режиме большого сигнала;
IКН – постоянный ток коллектора в режиме насыщения транзистора;
КДД, КСС – коэффициенты усиления и передачи дифференциального и синфизного сигналов ДК;
R’ВХД, R’ВЫХД – входное и выходное сопротивления ДК;
К’U, К’I, R’ВХ, R’ВЫХ – собственные параметры усилителя с разомкнутой цепью обратной связи;
K” – коэффициент передачи цепи ОС;
КU, КI, RВХ, RВЫХ – параметры усилителя с замкнутой цепью ОС.
Предисловие
Задачи, представленные в учебном пособии, позволяют закрепить хорошо известные положения теории, дают возможность студентам самостоятельно проектировать электронные схемы и находить типичные повреждения в узлах электрических цепей.
Данное пособие состоит из 9 глав.
В главе 1 рассматриваются задачи по расчету, анализу параметров, характеристик и режимов работы биполярных дискретных и интегральных транзисторов.
В главе 2 приводятся задачи по анализу и расчету схем смещения, необходимых для задания постоянных токов и напряжений в режиме покоя усилителя.
В главе 3 приводятся задачи по определению малосигнальных (дифференциальных) параметров и характеристик усилительных каскадов, таких как коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления и другие.
В главе 4 приводятся задачи по анализу и расчету параметров и характеристик МДП-транзисторов и расчету усилительных каскадов на их основе.
В главе 5 даются задачи по анализу частотных и временных характеристик усилителей на биполярных и МДП-транзисторах.
В главе 6 приводятся задачи по анализу, расчету и синтезу базовых конфигураций интегральных усилительных схем – дифференциальных каскадов (ДК); изучаются параметры и характеристики ДК для дифференциальных и синфазных сигналов.
В главе 7 приводятся задачи по изучению основных конфигураций аналоговых интегральных схем – усилителей постоянного тока, операционных усилителей и основных схем включения ОУ в микроэлектронной аппаратуре.
В главе 8 приводятся задачи и особенности расчета и построения усилителей с обратными связями.
В главе 9 рассматриваются задачи по расчету параметров вторичных источников питания – интегральных регуляторов (стабилизаторов) напряжения.
Приведенные задачи органически разделены на четыре группы: простые задачи (упражнения), специальные задачи на нахождение неисправностей в электрической цепи, задачи на проектирование и сложные (проблемные, творческие) задачи.
Простые задачи подготавливают читателя к решению более сложных задач. Они помогают разобраться в учебном материале, способствуют проведению анализа и прикидочного расчета простейших электронных схем.
Задачи на нахождение неисправностей связаны с нахождением повреждений в схеме, приведшим к изменению токов и напряжений в узлах цепи. Большинство задач связано с пробоем, коротким замыканием транзисторов и разрывом электрической цепи.
Задачи на проектирование преследуют цель проектирования схем по образу и подобию схем, изученных в главе 1, но с измененными параметрами. Этот уровень задачь требует определённого воображения (мышления), чтобы проектировать те же схемы или находить правильные пути включения типовых схемотехнических фрагментов, соответствующих новым техническим требованиям.
Сложные (проблемные) задачи требуют творческого подходам и самостоятельности, понимания материала, умения находить новые решения в новых условиях. Эти задачи требуют довольно высокого уровня компетентности и приближают деятельность к профессиональной.